高海拔地区股骨颈骨折空心螺钉理想构型的三维测量研究

雷 凯，任 荣，李得春，白景棠，张学斌

(青海大学附属医院创伤骨科，青海 西宁 810001)

股骨颈骨折是临床常见的骨折，占全身总骨折的3.6%，占髋部骨折的50%[1]。绝大多数股骨颈骨折患者都需要手术治疗。目前临床上针对65岁以上移位的股骨颈骨折患者，通常建议进行人工髋关节置换；而针对年龄<65岁的股骨颈骨折患者，建议行内固定治疗[2]。在诸多的股骨颈骨折内固定方式中，经皮空心螺钉固定仍然是目前应用最广泛，最实用，最简单的内固定方式[3]，而空心螺钉的倒三角排布被大部分学者所推崇[4]，但股骨颈不是圆柱形，是一种不规则形。笔者发现，在空心螺钉以倒三角构型治疗股骨颈骨折时，后方螺钉易由股骨颈后上方斜面穿出，而术中透视却难以观察。此外，通过对股骨颈的X线参数的比较研究显示，高海拔地区人群在股骨颈的某些参数方面与平原地区人群存在差异，主要体现在平均皮质厚度、内皮质直径、截面转动惯量以及抗压强度指数等方面[5]，这必然会导致高海拔地区人群股骨颈形态结构的不同。再者，高海拔地区由于特殊的地理气候环境，强紫外线、低气压、低气温以及缺氧条件，均会导致高海拔地区的骨折患者的愈合更加不易。更加符合高海拔地区人群股骨颈形态结构的内固定构型才能取得更加坚固的效果，从而有效避免内固定失败的发生。因此，本研究应用三维重建及测量技术分析高海拔地区患者股骨近端形态，提出空心螺钉斜三角排布更符合股骨颈解剖特点，从而避免后方螺钉穿出，报告如下。

1 资料与方法

1.1一般资料 选取青海高海拔地区符合标准的30例志愿者，男性18例，女性12例，左侧股骨颈20例，右侧股骨颈10例，采用Brilliance iCT型256层螺旋CT对志愿者进行股骨颈薄层扫描，留取DIMCOM格式的数据资料。纳入标准及排除标准，纳入标准:①年龄18～65岁；②长期生活在高海拔地区(1 500～3 500 m)；③理解本研究，并自愿参加者。排除标准:①有股骨颈陈旧或新鲜骨折；②风湿或类风湿、先天性髋关节发育不良、骨肿瘤等骨病患者；③怀孕及哺乳期妇女；④下肢功能障碍者。

本研究经医院伦理委员会批准，所有志愿者均知情同意并签署知情同意书。

1.2方法 将获得的志愿者的dicom格式的CT图像文件导入Mimics Research 21软件，通过编辑后重建三维模型(图1)。标记股骨颈的中轴线(图2)，导入到3-matic Research 13.0中，使用切割命令(Cut)以垂直于中轴线的方向对股骨颈作厚度为2 mm的切割(图3)。分别找出水平位和冠状位上的股骨颈最窄平面，隐藏其他平面，将两层最窄平面延中轴线垂直方向放置，将其中一层透明度调至中度透明(middle)，得到两个最窄平面重合部位的图片，当3枚空心螺钉在这个两个最窄平面重合区域安全通过时，那么在其他层面3枚螺钉也必然不会穿出皮质。将文件以截屏格式(screen capture)导出。使用Digimizer Version 4.2.6.0，遵循股骨颈空心螺钉置入原则选取3枚空心螺钉置入点，三点选取标准为：A点，前上螺钉置入点，尽量靠近前上侧皮质；B点，后侧螺钉置入点，尽量靠近后侧皮质；C点，下方螺钉置入点，居中尽量靠近下侧皮质，起到皮质支撑作用，以该三点作一三角形，经A点作水平线AD，经B点做垂直线BD，两线交于D点，所成角度为∠a，分别测量BD的距离和∠a、∠A、B、C的大小(图4)。

图1 采用阈值增长命令分离股骨，然后重建分离的股骨的三维模型，得到三维模型

2 结 果

在水平位及冠状位两个最窄平面重合部分的图片上，3枚螺钉入点形成斜三角形排布，斜三角形中∠A、∠B、∠C的均值分别为(47.632±3.969)°、(75.487±3.427)°和(56.880±4.690)°，后上斜角∠a的均值为(20.257±2.328)°。BD的长度为(7.508±0.451)mm。见表1。

表1 测量数据结果

3 讨 论

目前，由于对股骨颈骨折研究的更加深入，空心加压螺钉在股骨颈骨折治疗中的置钉方式也逐渐多样化[6-8]，但到底哪种构型是最理想排布方式尚无定论。通常采用2～4根空心钉进行固定，但目前比较主流的方案仍是采用3根。多数观点主张3枚螺钉应在股骨颈中下方靠近股骨距,且上方的两颗螺钉间距尽量大，达到最大的分散效果。同时应避免上方螺钉过于靠上，因为此枚螺钉有损伤到颈上方骺外侧动脉分支的可能。螺钉应与股骨颈轴线相互平行，并且螺钉间相互平行，可起到更好的滑动加压效果，有利于骨折愈合[9]。这一观点也符合Bout等[10]描述了的“三点固定原则”，即螺钉的首尾分别固定在股骨外侧皮质和股骨头软骨下较硬的骨质中，螺钉的体部依靠于股骨颈下方和后方颈的皮质内表面。倒三角构型的3枚空心螺钉可提供很好的力学支撑。在倒三角构型中，远端1枚螺钉，通过股骨矩沿股骨最下侧皮质插入，尖端在软骨下方约5 mm，以确保固定牢固。在近端，另外2枚螺钉通过股骨颈的前、后皮质与第1枚螺钉平行放置，控制效果较好。所以这2枚空心螺钉位于上方，能比正三角构型提供更好的把持力以及抗拉力作用[11]，也不容易发生二次骨折[12]。

近年研究显示，股骨颈的三维形态存在不规则性[13]，其并非传统意义上的圆柱形或三棱柱形，而是近端以三棱柱为主，向远端逐渐移行为四棱柱形。股骨近端分布错综复杂的骨小梁对于维持股骨颈结构的稳定性提供了重要的支撑作用[14]。临床上在实行倒三角构型空心螺钉内固定术时，为了使3枚螺钉更加分散更加靠近皮质来达到稳定固定，后方的空心螺钉易由股骨颈后上方斜面穿出，但是术中透视却难以发现，螺钉的穿出可能会导致损伤股骨颈上方骺外侧动脉分支，从而增加并发症发生率[15]。如何在保证空心螺钉最大把持力的基础上避免螺钉穿出就成为临床上亟需解决的问题。股骨颈后上方是一斜面，不是圆滑的曲面，所以当前侧螺钉靠近股骨颈上方皮质时，后方螺钉在其同一平面靠近后侧皮质置入时通常会由后上斜面穿出。因此，股骨颈骨折空心螺钉的最佳置钉方式应该是斜三角结构，而不是传统意义上的倒三角构型，在应用3枚空心螺钉固定股骨颈骨折时，前方螺钉尽量贴近前侧及上侧皮质，在正位上后方螺钉要低于前方螺钉，偏下平均距离为7.508 mm，后方螺钉较前方螺钉偏下平均角度为20.257 °，这样才能达到尽量贴近后侧皮质同时又有效的避免后方螺钉由后上斜面穿出，从而避免不必要的损伤[16]。将∠a命名为股骨颈后上斜角，目前对于这个角度的研究很少，对此角度的提出及测量在国内尚属首次。本研究为临床股骨颈骨折空心螺钉的置入方法提供了一定的理论指导，具有重要的临床意义。